赵奇 黄时炜
(浙江省质量技术检测科学研究院 浙江 杭州 310013)
目前各种形形色色的温度敏感控制器被广泛运用于各种家用电器产品中,而一个产品最终的寿命取决于组成产品的各个主要元器件的使用寿命。温度敏感控制器是决定产品使用寿命的关键元件之一,它的性能将直接影响产品的质量。随着市场竞争的日益激烈,人民生活品质的日益提高,生产企业对产品的关注点也逐渐由价格成本导向变为质量安全导向。作为检测实验室,在跟随市场发展的同时也将该类产品作为元器件产品检测的重点。
温度敏感控制器的主要检测标准为《IEC 60730-1:2003 Automatic electrical controls for household and similar use –Part1:General requirements》、《IEC 60730-2-9:20 04 Automatic electrical controls for household and similar use –Particular requirements for temperature sensing control》分别对应我国国标《GB 14536.1-2008 家用和类似用途电自动控制器 第一部分:通用要求》、《GB 14536.10-2008家用和类似用途电自动控制器温度敏感控制器的特殊要求》。
标准中在条款15章制造偏差和漂移,第16章环境应力、第17章耐久性等章节中均对温度敏感控制器的温度特性有明确的检测要求。
制造偏差:对制造商提供的唯一型号标志产品按交付状态以同一方法试验时,所声明的任何两个控制器测得的操作值、操作时间或操作程序之间的最大差值。
漂移:在本部分规定的条件试验时,任何一个试样的操作值、操作时间或操作程序的最大变化。
条款15.1:提供2型动作的控制器部件在规定的操作值、操作时间或操作程序方面应有足够的制造一致性。
条款15.5.6:记录每个实验相应的操作值、操作时间或操作程序,不得有任何两个试样之间的差值超过规定的制造偏差。
条款15.5.7:记录值还用作每个试样的基准值,以便能在第16章的环境应力试验和第17章的耐久性试验后重复测量时确定漂移值。
条款16.2.1 温度的影响试验如下:
——将整个控制器保持在-10℃±2℃温度下达24h;
——然后将整个控制器保持在60℃±5℃温度下达4h。
通过对标准的研究,我们发现,制造和漂移的试验目的是为了确定每组或每个产品的比较值(表示时也可以标识为绝对值),以确保产品性能制造的一致性。标准对于该产品的检测也仅仅在于要求对企业自定义的极限范围进行定性的判断。
图1 检测系统原理图
图2 控制程序流程图
然而在生产企业接触的过程中,对大量的温度敏感控制器产品进行检测中,我们发现多数企业对于自身产品的动作温度只能提供一个设计值,或者试验值。而偏差和漂移的测量更多得需要我检测机构辅助其完成。因此,原有的检测方法在仅仅满足标准要求的情况下,对于进一步对产品的温度特性进行理论分析,研究已略显不足。
现有多数对于温度敏感控制器的检测(包括企业生产流水线检测)依然停留在满足标准要求的基础上。该方法存在以下几个不足:
(1)产品研发角度:产品温度特性无法得到系统的搜集,较难进行进一步理论分析,给出整改建议。
(2)产品质量角度:由于人工或系统的延时性,产品质量精度无法得到更有效统一。
(3)工作强度角度:在产品进行测试时,需要检验人员实时关注,记录动作数据。然后人工进行比对分析,得出结论。
为实现精确测量、快速响应及曲线复现的设想,满足标准对温度敏感控制器检测的要求,设计检测系统原理图如图1所示。
由于温度敏感元件从原理上又可以分为控温器,限温器,热切断器。根据其外形结构多样,工作原理类同的特点,在机械设计上将标准要求的相关章节试验整合。从而实现在一套设备中完成制造漂移、耐久性、环境应力试验项目的全自动测试。
通过西门子577C工控一体机的可编程逻辑模块,完成对于精密烘箱温度场循环的控制、不同产品温度要求的可编程控制,对高速温度采集模块数据的采集支持等功能。
温度检测系统的测试是通过测试软件控制的,软件的开发必须做到:
(1)检测并记录多个温控开关的断开点温度及恢复点温度。
(2)按区划分测量出八点均匀分布点的温度图1温度检测系统总体框图,并对相关点作适当的补偿。
(3)根据每批产品的温度特性,设定温度测定范围以便对烘箱的加热速度进行合理控制。
(4)保存测试参数,并随时打印出参数表。
检测系统软件的控制流程图如图2所示。
该检测系统的程序开发在基于windows xp操作系统下,由VISUAL BASIC 语言编写,软件的设计包括五个独立的功能模块。分别为:
(1)文件调入模块,可以调入以前任一时刻的测试数据。
(2)文件保存模块,将正在测试的数据存盘备份。
(3)数据打印模块,将测试的数据打印出来,作为产品参数标准。
(4)温度设置模块,主要用来设置被测温度范围,由此温度范围为依据,来控制烘箱的加热速度。
(5)温度测试模块,该模块是整个检测系统的核心组成部分,其主要完成功能为:
①初始化,包括将用于控温开关状态接口的8255编程设置为输入方式,温控开关全部接通等;
②读人I/O状态,判断各温控开关的通断状态;
③分区读入各温度测试点的温度值,将此时的温度值赋给有通断变化的温控开关样品,并在监视器上相应的位置显示该温度值。
为了保证温度测量的精度,除了在硬件上采取必要的措施如采用12位A/D转换外,软件上也要采取相应的措施,本系统中采用了多点平均算法。由于A/D采样用的是AD574芯片,其转化速率典型值为25μs,而温度不可能有突变,所以我们对每一温度点采样100个点,然后排序,去掉最大的和最小的各10点,用剩余的80点进行平均,这样可大幅度的降低测量误差,提高检测精度。
本文提出的温度特性综合测试流程,可以更有效的监控温度敏感元件在试验过程中的温度特性曲线走势,更方便快捷的进行偏差与漂移的测量,可以在不具备大型设备测试环境的情况下再次利用现有设备内空间,结合特制的夹具可以测试大量不同的温度敏感控制器。经大量测试数据的对比验证,测试精度高,响应快,方便可靠。